„bootctl“ als Alternative zu GRUB2

Seit Jahren ist der „Grand Unified Bootloader“ kurz „GRUB“ bzw. dessen Nachfolger GRUB2 bei den allermeisten Distributionen der Standard-Bootloader. Beide funktionieren sehr gut, wirken aber in Zeitalter von UEFI und auf normalen PCs, die nur von Festplatte booten, irgendwie aus der Zeit gefallen. Während GRUB Version 1 noch relativ übersichtlich und einfach zu konfigurieren war, benötigt man bei GRUB2 schon fast ein Hochschulstudium um durchzublicken.

PCs mit UEFI-Firmware benötigen keinen komplexen Bootloader mehr. Man kann die Firmware direkt den Kernel booten lassen. Ein dezidierter Bootloader ist in den meisten Fällen überflüssig und nur noch in Spezialfällen notwendig. Leider ist das Verfahren nicht ganz einfach umzusetzen, da man der Firmware die benötigten Kerneloptionen von Hand übergeben muss. Dazu können noch weitere Probleme kommen (Siehe z.B. ArchWiki – EFISTUB). Dazu kommt, dass bei einem Reset der Firmware alle Einträge verloren gehen und man mit einem nicht-bootfähigen System dasteht.

Es geht aber auch sehr viel einfacher:

Man benutzt einfach den, von systemd mitgelieferten, Bootloader „bootctl“. Der Loader ist kein neues Projekt, sondern hieß vor der Integrierung in systemd „gummiboot“ (Welcher wiederum nur als Referenzimplementierung gedacht war).

Installation von „bootctl“

Bitte die Anleitung einmal komplett durchlesen, bevor man sich darauf stürzt „bootctl“ einzusetzen!

Die Installation des Bootloaders ist sehr einfach (Ubuntu 16.04 und höher):

sudo apt-get purge grub* (Deinstalliert GRUB2 komplett)
sudo rm -r /boot/grub (GRUB2-Dateien aus dem boot-Verzeichnis/Partition löschen)
sudo efibootmgr -b 0000 -B (Entfernt den "ubuntu"-Eintrag aus der Firmare)
sudo bootctl install ("bootctl" in der Firmware hinterlegen)

Bitte setzt den Befehl „efibootmgr“ nur ein, wenn ihr 100% sicher seid, dass ihr dadurch nicht die Firmware-Einträge zerstört. Normalerweise ist der Ubuntu-Eintrag die Nummer 0000. Man sollte aber vor dem Löschen zur Sicherheit die Nummer überprüfen. Im Zweifelsfall lässt man den Eintrag in der Firmware und ändert im „BIOS-Setup“ die Reihenfolge von Hand und setzt den neuen Eintrag „Linux Boot Manager“ ganz nach vorne.

Leider gibt es einen kleinen Makel:

Im Gegensatz zum Vorgänger „gummiboot“ bzw. dessen Paket in Ubuntu, installiert bzw. aktualisiert der Loader nicht automatisch die Kerneleinträge. Diese müssen leider von Hand angelegt werden. Aus diesem Grund habe ich die Dateien aus dem Paket „gummiboot“ extrahiert, welche diese Funktionalität unter „gummiboot“ bereitgestellt haben. Im Prinzip ist es nur eine kleine Konfigurationsdatei und ein kleines Shell-Skript, welche dafür sorgen, dass nach jedem Kernel bzw. Initrd-Update der Bootloader entsprechend konfiguriert wird. Hier mal der Link zur DEB-Datei:

bootctl_0-1-ubuntu1_amd64

Liste der Dateien im Paket:

/etc/default/bootctl (Konfigurationsdatei für den Bootloader. Hier werden die Kerneloptionen eingefügt)
/etc/initramfs/post-update.d/zz-update-bootctl (Wird aufgerufen, wenn eine Initial-Ramdisk installiert bzw. aktualisiert wird).
/etc/kernel/postinst.d/zz-update-bootctl (Wird bei einer Kernel-Installation aufgerufen)
/etc/kernel/postrm.d/zz-update-bootctl (Wird bei einer Kernel-Deinstallation aufgerufen)
/usr/sbin/update-bootctl (Das eigentliche Update-Skript. Kopiert den Kernel und die Initial-Ramdisk auf die EFI-Partition und legt im Loader die Einträge an).

Bei den meisten Systemen sollte es ausreichen das Paket zu installieren um den Bootloader fertig zu konfigurieren. Falls die EFI-Partition nicht unter „/boot/efi“ gemountet ist, muss man noch den Parameter „–path=PATH“ zum bootctl-Kommando hinzufügen und in der Datei „/etc/default/bootctl“ die Variable „BOOTCTL_EFI“ nach der Installation des Pakets entsprechend anpassen.

Warum das Ganze?

Wie schon am Anfang angesprochen, ist „bootctl“ deutlich einfacher aufgebaut als GRUB2. Es gibt im Grunde nur zwei Dateien die man bearbeiten muss, um den Loader zu konfigurieren. Dazu kommt, dass der Loader keine Probleme mit verschiedenen root-Dateisystemen hat. Auf meinem Desktop-PC liegt „root“ auf einem XFS-Dateisystem und ich musste meine „boot“-Partition explizit auf ein „ext4“-Dateisystem legen damit GRUB2 das System überhaupt booten konnte (Getestet unter Ubuntu 16.04, 16.10, Debian Testing). Eigentlich sollte GRUB2 mit XFS umgehen können, aber egal was ich versucht habe, es hat nicht funktioniert.

„bootctl“ sind die Dateisysteme vollkommen egal, da der Loader und die Kerneldateien immer auf der EFI-Partition liegen und ersterer nur dafür sorgt, dass der Kernel direkt von der Firmware geladen wird. Das heißt man kann grundsätzlich jedes Dateisystem als „root“-Partition einsetzen, solange der Kernel und die Initial-Ramdisk damit umgehen können. Bei Grub muss man sich daran orientieren, was dieses selbst an Dateisystemen unterstützt.

25 Jahre Linux: Slackware 1.1.2 – Meine erste Linux-Distribution

Da sich der Geburtstag von Linux zum 25 mal jährte, dachte ich mir, es wird mal Zeit eine uralte Linux-Distribution auszugraben und auszuprobieren.

Ich hatte den gleichen Artikel schon einmal vor ein paar Jahren auf meinen Blog veröffentlicht, dieser ging aber nach der Stilllegung dieses aber verloren. Dank der Wayback-Machine habe ich ihn wieder herstellen können (Wenn auch ohne Bilder). Zusätzlich habe ich ihn noch ein wenig überarbeitet.

Einleitung

Slackware 1.1.2 erschien am 15.Februar 1994. Ausgestattet war diese Distribution mit Linux 0.99.15, GCC 2.5.8, und XFree86 2.0. Als Windowmanager wurden “fvwm” in der Version 1.2, sowie SUNs Desktopversuch OpenWindows mitgeliefert. Man kann die mitgelieferte Softwareausstattung also ohne Übertreibung als „prähistorisch“ bezeichnen.

Für mich war diese Version die erste Bekanntschaft mit Linux und Unix überhaupt. Ich spare mir an dieser Stelle die Geschichte, wie ich damals an die Installations-CD mit Slackware kam. Jedenfalls nimmt die Slackware-CD immer noch einen Ehrenplatz in meiner CD-Sammlung ein. Witzigerweise war die Installation unter QEMU auch das erste Mal, dass ich diese Slackware-Version überhaupt sauber zum Laufen bekommen habe. Als ich mir nämlich die CD damals kaufte, hatte ich gerade einmal einen Rechner mit einer 386SX25-CPU, 3MB RAM und einer 40MB Festplatte. Da ich im Leben noch nie etwas von Swap-Partitionen gehört hatte, ging mir beim Rumspielen mit dem System immer der Speicher aus, weshalb es damals auch bei einigen wenigen Versuchen blieb. Die ersten richtigen Schritte mit Linux machte ich erst ein paar Monate später mit einem 386DX40MHz, 4MB RAM, einer 120MB Festplatte und DLD (Deutsche Linux Distribution).

Die Installation

Die Installation dieser alten Slackware-Version stellte mich vor einige besondere Herausforderungen:

Linux lernte erst mit Version 1.2 mit IDE-CDROM-Laufwerken umzugehen. Davor konnte es nur mit einigen proprietären Laufwerkscontrollern und den passenden Laufwerken (Das bekannteste Laufwerk war damals ein Single-Speed-Laufwerk von Mitsumi) umgehen. Ein direkter Zugriff auf das CD-Image während der Installation war also nicht möglich.

Mir blieben also nur zwei Wege, die Installation durchzuführen:

  1. Installation über Disketten-Images
  2. Installation über ein gemountetes Installationsverzeichnis

Den ersten Weg konnte ich mir gleich sparen, da außer der „root“- und „boot“-Diskette (Ältere Linux-Benutzer dürften sich noch erinnern), keine weiteren Disk-Images vorlagen. Ich hätte also alle Dateien der einzelnen Verzeichnisse auf dutzende Disketten verteilen müssen und dazu hatte ich einfach keine Lust.

Als zweite Möglichkeit bot sich die Installation per gemounteten Installationsverzeichnis an. Der Installer von Slackware bietet seit Alters her die Möglichkeit an, die Installationsdateien aus einem beliebigen Verzeichnis zu holen. Ich musste also nur einen Weg finden die Dateien auf eine, von Slackware lesbare, Partition zu packen.

Um dieses zu ermöglichen, musste ich folgendermaßen vorgehen:

  1. Erstellen eines zusätzlichen QEMU-Festplatten-Images mit ca. 100MB.
  2. Einbinden dieses Images (neben dem Image des später installierten System) in QEMU.
  3. Partitionieren und formatieren der neuen Partition unter dem virtualisierten Slackware mit dem ext2-Dateisystem.
  4. Mounten des QEMU-Images bzw. der ext2-Partition innerhalb meines Host-Systems, mit Hilfe von des Kernelmoduls „nbd“ und „qemu-nbd“.
  5. Kopieren aller Installationsdateien von Slackware auf die Partition.
  6. Einbinden der Partition in das virtualisierte Slackware.
  7. Auswählen des Verzeichnisses im Installer.

Dieser Weg funktionierte deshalb, weil sich das ext2-Dateisystem in all den Jahren kaum verändert hat bzw. moderne Versionen des Dateisystems einen Kompatibilitätsmodus für ältere Versionen besitzen und man ein älteres Dateisystemformat relativ problemlos auch heute noch mounten kann.

Jedenfalls konnte ich am Ende innerhalb der virtuellen Maschine, problemlos auf die Installationsdateien von Slackware zugreifen.

Alte Dateisysteme von Linux:

  • Minix – Dieses war das ursprüngliche Dateisystem bei der Entwicklung von Linux. Es wurde 1:1 von Minix übernommen, wurde aber recht schnell, wegen zu großer Beschränkungen, gegen weiterentwickelte Dateisysteme ersetzt. Das Minix-Dateisystem wurde aber noch einige Jahre auf den Installationsdisketten diverser Linux-Distributionen benutzt (z.B. SuSE).
  • extfs – Der Vorgänger des bekannten ext2fs. Das Dateisystem war im Grund nur eine leicht verbesserte Version des Minix-Dateisystems.
  • Xiafs – War eine verbesserte Variante des minix-Dateisystems und war bis zu einem bestimmten Zeitpunkt stabiler, schneller und platzsparender als das bekannte ext2-Dateisystem. Größtes Manko im Vergleich zu ext2, war das Fehlen eines “Dirty”-Bits um ein nicht korrekt ausgehängtes Dateisystem zu markieren. So musste ein Dateisystemcheck immer von Hand ausgeführt werden. Zudem entwickelte sich ext2 damals rasant weiter, sodass Xiafs ab einem bestimmten Zeitpunkt nicht mehr konkurrenzfähig war.

Die Konfiguration

Nach der Installation fing die eigentliche Arbeit an:

So gab es damals nicht ohne Weiteres eine deutsche Tastaturbelegung. Diese musste von Hand nachgeladen bzw. in die Datei „rc.local“ eingebunden werden.

Auch die Inbetriebnahme der Netzwerkkarte gestaltete sich etwas schwieriger, da Plug’n Play und PCI damals noch nicht existierten. Zum Glück erlaubt QEMU auch das Emulieren einer ISA-Netzwerkkarte. Da die Version 0.99.15 einen kleinen Bug im Zusammenhang mit der NE2000-Karte hat (Es wird grundsätzlich IRQ4 benutzt, egal was in der Config-Datei des Kernels eingestellt ist), habe ich den Kernel gleich auf Version 1.0 aktualisiert (Linux 0.99.15 wurde im Dezember 1993 freigegeben. Die Version 1.0 erschien im März 1994).

Als größtes Problem sollte sich die Einrichtung des X-Servers erweisen. Da sich die Syntax der X-Konfigurationsdatei in den letzten 20 Jahren sehr stark verändert hat, musste ich erst einmal mein Wissen über diese alte X11-Version auffrischen. So musste man sich damals noch mit den Modeline-Einträgen zur Programmierung der passenden Auflösung und Bildwiederholfrequenzen herumärgern. Durch die freie Programmierung des Monitors musste man damals sehr vorsichtig sein, um seinen Monitor nicht über den Jordan zu schicken. Nicht wenige Benutzer sahen nach einer Fehlkonfiguration (Weil sie z.B. den Monitor außerhalb seiner Spezifikation betrieben) schwarzen Rauch aus den Lüftungsschlitzen aufsteigen. Unter QEMU kann so etwas natürlich nicht passieren, da der Monitor bzw. die Grafikkarte nur emuliert wird. Hier kann man im Prinzip Fantasiewerte in einem Modeline-Eintrag angeben. Hauptsache die Felder mit den der Auflösung sind richtig eingetragen.

Auch musste ich explizit einen bestimmten (eigentlich falschen) „Cirrus Logic“-Chip angeben (QEMU benutzt den Cirrus Logic 5446, benutzt habe ich den Cirrus Logic 5424, kurz clgd5424), um den X-Server überhaupt zum Laufen zu bekommen. Der X-Server kannte nämlich die ID des emulierten Grafikchips noch nicht (Der “verbaute” Grafikchip kam erst ein paar Jahre später auf dem Markt).

Danach lief der Xserver vollkommen problemlos, auch wenn nach dem Umschalten auf die Textkonsole die Schrift nicht mehr angezeigt wird. Zumindest reagiert das Terminal noch auf Eingaben, wodurch ein „reboot“ abgesetzt werden kann.

Betrieb

Tja, was ist mit so einem alten System überhaupt noch möglich? Man kann sich daran ergötzen ein Linux-System zu haben, dass innerhalb weniger Sekunden betriebsbereit ist. Richtiges Arbeiten nach den heutigen Maßstäben ist mit dieser alten Slackware-Version nicht mehr möglich. Dazu fehlen einfach die Programme bzw. die vorhandenen Programme sind einfach schon zu alt. Ich habe z.B. versucht eine alte Version des Mosaic Browsers zum Laufen zu bekommen, was aber aus verschiedenen Gründen fehlschlug (Fehlende Motif-Bibliotheken, andere fehlende Bibliotheken, generelle Bugs beim Starten). An modernere Programme die Gtk oder Qt benötigen braucht man gar erst nicht zu denken.

Im Grunde sind als Produktivprogramme nur Emacs, TeX (ohne LaTeX), GCC, diverse andere Editoren und einige kleinere grafische Tools vorhanden. Also nichts, womit sich ein moderner Computerbenutzer überhaupt anfreunden würde.

Fazit

Im Vergleich zu heutigen Linux-Distributionen wirkt die alte Slackware-Installation sehr unfertig und kantig. Es gibt so gut wie keine Automatismen oder Komfortfunktionen. Das man z.B.nach der Installation nur eine englische Tastaturbelegung hat, ist noch eines der kleineren Übel. Die größte Hürde wird für die meisten die Einrichtung eines funktionierenden Xservers sein gewesen.

Linux war damals noch ein System für Menschen, die sich schon mit Unix auskannten und daheim auch ein “echtes” Unix haben und/oder gerne an ihrem Computer experimentierten und etwas Neues kennenlernen wollten. Es war definitiv nicht für Leute gedacht, die ihren Computer nur einfach benutzen wollten. Ohne eine gedruckte Dokumentation lief fast gar nichts, schon alleine aus dem Grund, da es damals keine bezahlbaren Zugänge zum Internet für den Heimanwender gab.

Das war auch der Grund warum z.B. SuSE Linux in Deutschland recht schnell zum Marktführer bei den Linux-Distributionen wurde. Man bekam sehr gute gedruckte Handbücher und die Vorkonfiguration des gesamten Systems war auch deutlich besser als beim reinen Slackware (Auf dem SuSE Linux in den ersten Versionen basierte).

Ich habe mir mal den Spaß erlaubt und ein TAR-Archiv mit den QEMU-Image-Dateien des installierten Systems bei Dropbox hochgeladen. Um das System in Betrieb zu nehmen, muss man nur QEMU installieren, das Archiv entpacken und über Befehl „start-slackware.sh“ ausführen.

Die Installation startet direkt zum einem grafischen Login durch. Der Benutzer „gonzo“ startet den Fenstermanager “fvwm2”. Es sind noch die Benutzer „satan“ (Verzeichnis „/home/hell“) und „snake“ (Verzeichnis „/home/pit“) vorhanden, die aber komplett unkonfiguriert sind und den Fenstermanager “twm” starten. Alle Benutzer (inkl. „root“) haben kein gesetztes Passwort.

Um den Rechner sauber herunterzufahren, muss man in einem geöffneten grafischen Terminal den Befehl su -c „/sbin/shutdown -h now“ bzw. su -c „/sbin/reboot“ ausführen. Beim Herunterfahren, Neustarten oder Ausloggen aus X11 (Wenn man den Textmodus benutzt und X11 erst später startet) gibt es leider einen Bug, welcher dazu führt, dass man die Text-Meldungen nicht mehr sehen kann. Man sollte deshalb ungefähr eine Minute warten, bis man das QEMU-Fenster schließt.

Um wieder dauerhaft den Textmodus einzustellen, muss man in der Datei „/etc/inittab“ das Standard-Runlevel von 6 auf 5 ändern (Zeile „id:6:initdefault“). Im Text-Modus-Runlevel gibt es den oben beschriebenen Bug übrigens nicht. Dort funktioniert alles wie gewohnt.

Wer gerne mit Linux experimentiert, wird mit dem alten System seine wahre Freude haben. Vor allem kann man sehr deutlich sehen, wie sich Linux in den letzten 21 Jahren weiterentwickelt hat. Witzigerweise hat sich der Installer von Slackware seit dieser Zeit kaum verändert.

Am Ende möchte ich noch einen Link zu einer Webseite anbieten, welcher einige sehr alte Linux-Distributionen zum Download anbietet:

http://www.oldlinux.org/Linux.old/

Auf dieser Seite kann z.B. eine Version von DLD, welche damals die beste deutsche Übersetzung aller Distributionen anbot, finden. Auch findet man dort ein VMWare-Image einer Linux-Installation (Distribution ist in diesem Fall zu hoch gegriffen), die auf der Kernelversion 0.11 basiert. Diese Version erschien am 6. Dezember 1991 und stellte die erste Linux-Version dar, die unter sich selbst kompiliert werden konnte (Bis zu dieser Version musste Linux unter Minix kompiliert werden). Linux war zu diesem Zeitpunkt nicht einmal drei Monate alt!

Firefox 46 unter Linux standardmäßig als Gtk3-Build

Nach Jahren des Wartens wird seit Firefox 46 endlich standardmäßig Gtk3 als Toolkit benutzt. Dadurch passt sich Firefox besser an moderne Oberflächen an und benutzt z.B. die integrierten Scrollbars von Gtk3. Zusätzlich scheint Firefox ein wenig performanter in der Grafikdarstellung geworden zu sein, wobei das ein rein subjektiver Eindruck meinerseits ist.

Neben dem offiziellen Paket von der Mozilla-Seite wird in allen noch unterstützten Ubuntu-Versionen (14.04, 15.10 & 16.04) Firefox 46 ebenfalls als Gtk3-Build ausgeliefert.

Leider hat es die Multiprozess-Architektur noch nicht in Firefox 46 geschafft. Diese soll ab Version 48 dann für alle Benutzer aktiviert werden.

Erfahrungen beim Installieren von Ubuntu auf Dutzenden von Notebooks

Heute musste ich mit meinem Kommilitonen im Rahmen unseres HiWi-Jobs auf Dutzenden von Notebooks Linux installieren. Dabei waren die Notebooks von den unterschiedlichsten Marken und Modellen (Eben die privaten Notebooks der Studenten). In unserem Studiengang „Bioinformatik“ ist Linux sozusagen Pflicht und unsere Aufgabe ist es die neuen Studenten bei der Installation und beim weiteren Benutzen zu unterstützen. „Erfahrungen beim Installieren von Ubuntu auf Dutzenden von Notebooks“ weiterlesen

Warum LibreOffice eine bessere Qualitätskontrolle benötigt!

Ich musste die vorletzte Woche ein sogenanntes „Book of Abstracts“ für eine Summer School an der JLU erstellen. Das Book besteht im Grunde nur aus einer Ansammlung von einzelnen kleinen Artikeln und umfasste am Ende nicht mehr als etwa ein Dutzend Bilder und knapp 50 Seiten. Also nichts, was ein modernes Office-Paket überfordern sollte. „Warum LibreOffice eine bessere Qualitätskontrolle benötigt!“ weiterlesen